Виктор Комаров - Тайны пространства и времени

Кроме того, выяснилось, что для физических процессов, протекающих на различных уровнях организации материи, характерны различные масштабы времени.

Однако, по мнению ряда современных исследователей, несмотря на эти различия, у Вселенной в целом должен существовать некий всеобщий темпоральный ритм – как его образно называют, «пульс Вселенной». В процессе развития материи, по мере возникновения различных новых форм физической реальности, этот ритм должен претерпевать определенные изменения, видимо, подчиняющиеся какому-то всеобщему закону. Открытия этого закона – одна из важных составных задач, связанных с разработкой будущей «единой теории времени».

Из истории мы знаем, что и в древнегреческой философии и в философских системах Древней Индии, Китая и Ближнего Востока присутствовала идея «вечного возвращения», «круга времени».

Нечто похожее мы находим в некоторых современных космологических моделях. В противоположность времени «начинающемуся» рассматривается и вариант с циклическим временем, то есть временем, которое замкнуто само по себе.

Представим себе, что расширение Вселенной в некоторый момент сменилось сжатием и космологическое время потекло в обратном направлении. Так как уравнения ньютоновской механики, электродинамики, классической квантовой механики, а также эйнштейновской теории тяготения инвариантны по отношению к обращению времени, то в такой Вселенной сохранят свое значение и все соответствующие закономерности.

Но если направленность космологической стрелы времени связана с направленностью электромагнитной и электродинамической стрелы, то статистические и электромагнитные явления потекут в сжимающейся Вселенной в обратном направлении. Тепло потечет не от горячих тел к холодным, а наоборот – от холодных к горячим, а энтропия замкнутых систем станет уменьшаться. То же самое произойдет и с электромагнитным излучением. Скажем, фотопластинка с изображением далекой звезды станет излучать электромагнитные волны, сходящиеся на поверхности этой звезды.

Однако вот что любопытно. Казалось бы, в такой сжимающейся Вселенной земной наблюдатель должен был бы регистрировать в излучении галактик не красное, как при расширении, а фиолетовое смещение спектральных линий. Но, поскольку в сконструированной нами Вселенной звезды не излучают свет, а наоборот, собирают электромагнитное излучение, то фактически никакого фиолетового смещения мы бы не обнаружили, как, впрочем, не увидели бы и самих звезд и галактик. Наоборот, «с точки зрения звезд и галактик более фиолетовыми сделались бы наши глаза, фотопластинки, а также излучающие тепло холодильники».

Следовательно, у воображаемого наблюдателя, расположившегося где-нибудь на одной из звезд нашей Галактики, не возникало бы никаких сомнений относительно того, что Вселенная сжимается, и все явления протекали бы именно так, как они и должны протекать в сжимающейся Вселенной. Все различие, по существу, свелось бы таким образом лишь к изменению системы отсчета.

Другими словами, во Вселенной с любым направлением времени всегда можно выбрать такую систему отсчета, в которой все происходит «так, как надо».

А это, в свою очередь, означает, что говорить о «прямом» или «обратном» направлении времени, в сущности, не имеет смысла.

Если мы имеем дело с перемещением точки вдоль прямой линии, то ее поведение с течением времени можно наглядно представить в условном двумерном пространстве, где по одной оси мы будем откладывать перемещения точки, а по другой моменты времени. Соединив между собой соответствующие точки, как это обычно делается при построении различных графиков, мы получим некоторую линию – линию поведения точки. Для того, чтобы отобразить поведение какого-либо объекта на плоскости, нам пришлось бы воспользоваться условным пространством с тремя измерениями. Соответственно при изучении поведения тел трехмерного мира роль условного пространства будет играть четырехмерное многообразие «пространство-время», где по трем осям откладываются перемещения того или иного объекта, а четвертая ось является осью времени.

Разумеется, подобное построение может быть только воображаемым, некой математической абстракцией, поскольку сами мы живем в трехмерном мире и не можем осуществлять реальных четырехмерных построений.

График, который при этом получается в теории относительности, широко пользующейся подобным приемом, называется мировой линией данного объекта.